对象数组或list排序及Collections排序原理

常需要对list进行排序，小到List<String>，大到对自定义的类进行排序。不需要自行归并或堆排序。简单实现一个接口即可。

本文先会介绍利用Collections对List<String>进行排序，继而讲到Collections.sort的原理，

再讲到如何对自定义类进行排序，

最后会介绍利用Collections sort对自定义对象进行排序的另外一种方法，并将两种排序进行了简单的性能比较。

下文中提到的如何追踪Collections等类的ava源代码，可以参考：http://trinea.iteye.com/blog/1351233

 

1、对List<String>排序及Collections.sort的原理

代码如下

 List<String> stringList = new ArrayList<String>();
 stringList.add("nice");
 stringList.add("delicious");
 stringList.add("able");
 stringList.add("moon");
 stringList.add("try");
 stringList.add("friend");

 Collections.sort(stringList);

 for (String str : stringList) {
     System.out.println(str);
 }

其中Collections为java.util.Collections。

查看Collections中的sort实现

 @SuppressWarnings("unchecked")
 public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) {
     Object[] array = list.toArray();
     Arrays.sort(array);
     int i = 0;
     ListIterator<T> it = list.listIterator();
     while (it.hasNext()) {
         it.next();
         it.set((T) array[i++]);
     }
 }

 从中可以看出排序主体为Arrays.sort(array);Arrays的sort实现为

 public static void sort(Object[] array) {
     // BEGIN android-changed
     ComparableTimSort.sort(array);
     // END android-changed
 }

继续追踪，ComparableTimSort的sort实现ComparableTimSort.sort

static void sort(Object[] a)到static void sort(Object[] a, int lo, int hi)到private static void binarySort(Object[] a, int lo, int hi, int start)。在binarySort中用于大小比较部分为

 Comparable<Object> pivot = (Comparable) a[start];
 int left = lo;
 int right = start;
 assert left <= right;

 while (left < right) {
     int mid = (left + right) >>> 1;
     if (pivot.compareTo(a[mid]) < 0)
         right = mid;
     else
         left = mid + 1;
 }

会调用Object的compareTo进行比较。而默认类似String和Integer类型都已经覆盖compareTo方法。所以可以自行进行比较

 

2、对自定义类进行比较

通过上面的介绍了解了Collections排序的原理，下面介绍下自定义对象的排序，先查看下Integer和String的比较原理、然后介绍如何对自定义类进行比较

  2.1 我们查看Object的实现发现其中并没有compareTo方法，

再看下Integer定义

 public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer>

再看下String的定义

 public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence

 我们可以发现他们都继承自Comparable

 

  2.2 查看Comparable接口

可以发现Comparable中只有一个方法

 public int compareTo(T o);

也就是说实际上binarySort方法中调用的是Comparable的compareTo方法，以此可知只要继承自Comparable，

并实现compareTo即可调用Collections.sort对自定义对象进行排序

 

  2.3 自定义类的比较

下面代码为对User进行排序，首先按姓名字母先后排序，若姓名相同，则按年龄由小到大排序

 public class MainTest {

     public static void main(String[] args) {
         List<User> userList = new ArrayList<User>();
         userList.add(new User("Lucy", 19));
         userList.add(new User("Jack", 19));
         userList.add(new User("Jim", 19));
         userList.add(new User("James", 19));
         userList.add(new User("Herry", 19));
         userList.add(new User("Luccy", 19));
         userList.add(new User("James", 18));
         userList.add(new User("Herry", 20));

         Collections.sort(userList);

         for (User user : userList) {
             System.out.println(user.getName() + "\t\t" + user.getAge());
         }
     }

     private static class User implements Comparable<User> {

         private String name;
         private int    age;

         public User(String name, int age){
             this.name = name;
             this.age = age;
         }

         @Override
         public int compareTo(User another) {
             int compareName = this.name.compareTo(another.getName());
             if (compareName == 0) {
                 return (this.age == another.getAge() ? 0 : (this.age > another.getAge() ? 1 : -1));
             }
             return compareName;
         }

         public String getName() {
             return name;
         }

         public int getAge() {
             return age;
         }
     }
 }

执行后输出为：

 Herry       19
 Herry       20
 Jack        19
 James       18
 James       19
 Jim     19
 Luccy       19
 Lucy        19

可以看出只需两点即可

a、继承自Comparable

 private static class User implements Comparable<User>

b、实现compareTo方法

上面的public int compareTo(User another)为比较的主体

可以看到其中int compareName = this.name.compareTo(another.getName());表示比较姓名

若大于返回1，等于返回0，小于会返回-1。

若相等则按照int age的大小进行比较。

上面的大于返回1，等于返回0，小于会返回-1也是用来binarySort比较的依据。

 

3、利用Collections sort的重载函数对自定义对象进行排序

代码如下，仍同2中的一样先比较姓名，若相等再比较年龄输出

 public class MainTest {

     public static void main(String[] args) {
         List<User> userList = new ArrayList<User>();
         userList.add(new User("Lucy", 19));
         userList.add(new User("Jack", 19));
         userList.add(new User("Jim", 19));
         userList.add(new User("James", 19));
         userList.add(new User("Herry", 19));
         userList.add(new User("Luccy", 19));
         userList.add(new User("James", 18));
         userList.add(new User("Herry", 20));

         Collections.sort(userList, new Comparator<User>() {

             public int compare(User user1, User user2) {
                 int compareName = user1.getName().compareTo(user2.getName());
                 if (compareName == 0) {
                     return (user1.getAge() == user2.getAge() ? 0 : (user1.getAge() > user2.getAge() ? 1 : -1));
                 }
                 return compareName;
             }
         });

         for (User user : userList) {
             System.out.println(user.getName() + "\t\t" + user.getAge());
         }
     }

     private static class User {

         private String name;
         private int    age;

         public User(String name, int age){
             this.name = name;
             this.age = age;
         }

         public String getName() {
             return name;
         }

         public int getAge() {
             return age;
         }
     }
 }

可以看出其中

 Collections.sort(userList, new Comparator<User>())

为比较的主体，并且实现了Comparator的compare方法。下面介绍下此种方法的原理

追踪Collections的

 public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)

到

 public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c)

到

 private static void mergeSort(Object[] src, Object[] dest, int low, int high, int off, Comparator c)

可以发现其中代码如下：

 if (length < INSERTIONSORT_THRESHOLD) {
     for (int i=low; i<high; i++)
     for (int j=i; j>low && c.compare(dest[j-1], dest[j])>0; j--)
         swap(dest, j, j-1);
     return;
 }

 调用Comparator的compare方法

 

4、以上两种排序性能的比较

binarySort需要进行nlg(n)次的比较，最坏情况下n^2次的移动

mergeSort是不断进行二分，二分到很小部分后进行插入排序。所以会比较nlg(n)次，移动nlg(n)次。但它需要先复制一份源数据，所以会多占用一倍的空间

所以实际情况可以根据需要选择